חידושים במוח הלא פולשני מעקב אחר חבורות למחקר קוגניטיבי

האבולוציה של ניטור המוח: ממעבדה ללבוש

במשך עשרות שנים, לימוד המוח האנושי החי בעבודה היה מארגן מחקר לחדרים סטריליים, ממוגן מבחינה חשמלית.משתתפים היו מותאמים להעצים את גודל המקררים, מכוסה בג'ל המוליכים, וביקשו לשבת באופן מושלם תוך ביצוע משימות פשוטות, אך ורקמות מגנטיות פונקציונליות (fMRI) הציעו פתרון מרחבי מדהים, אך נדרשו להזיז ללא פגע בתוך ⁇ , כמעט בלתי אפשרית, כמעט ולא ניתן היה להבחין בין ניסויים חשמליים).

הפער הזה עכשיו נסגר במהירות. הודות להתכנסות של התקדמות במיקרואלקטרוניקה, חומרים מדע, תקשורת אלחוטית ולמידה מכונה, דור חדש של לבישת מוח לא פולשנית צמח.המכשירים האלה מכווץ רב ערוצים EEG, פונקציונליים ליד-infrared spectroscopy (fNIRS), ואפילו מגנטיות ניידת (MEG) לתוך לוח מחוונים נוח, צורה דיסקרטית על גבי אותות עצביים, או אוזן אמיתית, לא ניתן לעתים קרובות, על גבי אוזן.

מתוך EEG Caps to Discreet Sensors

תקפיות מחקר מסורתיות כללו כובע בד מתוח עם אלקטרודות משובצות הדורשות מיקום זהיר, ג'ל התנהגותי, ולעתים קרובות בטן עור כדי להשיג תנופה מקובלת.הכובעים לא היו נוחים ללבוש ממושך, והג'ל יבש לאורך זמן, דהורידת איכות אות היום, חברות כמו Emotiv, Muse, וקוגניון מציעים ראשי אלקטרו-אלקטרוניים יבשים כי יכול להיות מוקרן באופן מסורתי יותר צ'לנטים.

מעבר לפסים וכובעים, החוקרים חוקרים בוחנים אפילו פחות גורמים בצורת אובססיביים.In-ear EEG חיישני, למשל, ללכוד פעילות קליפת המוח של האודיטורים שהוצבו ב תעלת האוזן, המאפשרים ניטור 24/7 ללא הפרעה לחיים היומיומיים.בינתיים, מאחורי מכשירים מאחורי-העצמים כמו החיישן Neurable הטמיע fNIRS ו-EEG במחסנים מעוקלים שמתאימים לסיבים בנוחות, מאחורי הסימון של משימות זיהוי טרום-עצמי כמו הפעלת טרמפטרה-עולם-עצמי כמו ⁇ או הפעלה אמיתי.

תפקיד ה-FNIRS ו- Modalities אחרות

EEG הוא לא המשחק היחיד בעיר.תפקוד כמעט- infrared spectroscopy (fNIRS) מודד שינויים ברמות חמצן בדם - בדומה לאותת BOLD ב fMRI - על ידי מאיר אור קרוב-לפחד דרך הקרקפת וגילוי אור משתקף.ללבוש מערכות fNIRS ידידותיות מחברות כמו Artinis, NIRx, ו-Hychi יש חתך מ-remecremecreme-re-re-re-re-re-re-re-re-re-re-re-re-re-re-re-re-reme-re-re-re-re-remeg-re-re-re-reme-re-re-re-re-re-re-re-re-reme-reme-re-re-re-re-reke-reke-reke-reke-reke-remeg-re-reke-in-reme-re-reke-up-re-in-in-in-in-reke-reme-reme-re-reke-remeg-in-remeke-in-reme

גבול מתפתח הוא מגנטית פתית (MEG) מסורתי MEG דורש חדר מוגן וחיישנים על-ידי מוליכים למחצה נוזלי-הלומיים-הלומה-העל-ידי חיישנים, עם זאת, מפלט מגנטים מאויש (OPMs) בהתבסס על תאים אטומיים ריקים יכולים לפעול בטמפרטורת החדר. חוקרים מאוניברסיטת נוטינגהאם ואחרים הפגינו קסדות OPM-MEG המאפשרות לנוע באופן טבעי בעודם-זמנית של שדות אלה הם עדיין מתחומים מעגליים.

פורצים דרך טכנולוגיית חיישן וחומרים

הליבה של כל ניטור המוח ללבוש ניתן חיישן שלה.חידושים האחרונים שיפרו באופן דרמטי את הרגישות, הנוחות והעמידות של חיישנים אלה, המאפשר לכידת נתונים באיכות גבוהה בתנאים בעולם האמיתי.שלוש התפתחויות מפתח מניעות את ההתקדמות הזו: אלקטרודות יבשות, אלקטרוניקה גמישה וחומרים חדשים המפחיתים רעש ולשפר את נוחות המשתמש.

פתרונות אלקטרומגנטיים ופתרונות ללא תשלום

(ב) ל-EEG, המעבר מאלקטרודות רטובות היה השינוי הנראה לעין ביותר.אלקטרודות יבשות מוקדמות סבלו מעומס מגע גבוה ורגישות תנועה, אך עיצובים מודרניים משתמשים בהפיכה כיבולית או מגן פעיל כדי להתגבר על החולשות הללו.לדוגמה, רמות אלקטרו-דימיות נמוכות יותר ל- 30 דקות של שימוש במיקרו-FLT:1 ו-FLT:2 דקות בין-Muse) מ- 3.

אלקטרוניקה גמישה ומתיחה

לוחות מעגלים ריגיד נותנים דרך גמישים substrates כי תואם את פני השטח מעוקל של הראש. חוקרים במוסדות כמו אוניברסיטת קליפורניה סן דייגו ואוניברסיטת טקסס באוסטין פיתח אולטרה-אין, כתמים חיישן מתוחים המשלבים לא רק EEG אלקטרודות, אלא גם חומרים קלים fNIRS גלאי, accelerometers, וחיישנים אלה יכולים להיות מיושם כמו מצעים, כמו גם על ידי אימון עצמי, ולא על ידי ניקוי, אלא גם על ידי חומרים אופטיים, אלא גם על ידי אימון, כמו גם על ידי ניקוי העור, או אלקטרוניקה, ולא על ידי אלקטרוניקה, אלא גם על ידי אלקטרוניקה, אלא גם על ידי אלקטרוניקה, כמו גם על ידי אלקטרוניקה, כמו גם על ידי אלקטרוניקה, כמו גם על ידי אלקטרוניקה, 000, ולא על ידי אלקטרוניקה, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, כמו גם על ידי אימון, כמו גם על ידי אימון, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000,

העברת נתונים וחדשנות לעיבוד

חיישניים לבישים מייצרים ג'יגה-ביאטים של נתונים לפגישה, במיוחד כאשר דגימה ב-500 הרץ או יותר על פני ערוצים מרובים.קבלת נתונים אלה מהמכשיר ועד לשרת ענן לניתוח דורש שידור אלחוטי יעיל, נמוך-עוצמה. Bluetooth Low Energy (BLE) הוא כעת תקן, אך פרוטוקולים חדשים כמו Wi-Fi HaLow ו-le-band מותאם אישית (UB) הם כבר נבדקים עבור נתונים גבוהים יותר.

צוק עבור ניתוח בזמן אמת

במקום להזרים נתונים גולמיים לטלפון או למחשב, רבים מהישולים המודרניים מבצעים עיבוד מקומי על מיקרובקר על גבי לוח או שבב מותאם אישית. גישה זו מחשוב קצה תמצית מדדי כוח של להקה (למשל, אלפא, בטא, בטא), מזהה פריטים כגון מצמצמי עין או מתח שרירים, ואפילו מפעילה אלגוריתמים סיווג פשוטים בזמן אמת.

Machine Learning and Artifact Removal

אחד האתגרים הגדולים ביותר ב-EEG הוא זיהום אותות עצביים על ידי מקורות לא-נויריים: הפעלת שרירים (EMG), תנועות עיניים (EOG), הדופק (ECG), ושיטיעה מסורתית שיטות להסרת פריטים דורשים זיהוי ידני או עיבוד לא מקוון עם ניתוח רכיב עצמאי (ICA עכשיו, מדע מעמיק של טכנולוגיות עצביות (CNN) ורשתות עצביות חוזרות (NRIR) כמו קודים מאובטחים מאובטחים בזמן אמתיים (F) באופן אוטומטי) כגון: 1.PEN) פילטרים מאובטחים מאובטחים מאובטחים מאובטחים מאובטחים של נתונים פתוחים, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, לדוגמה, מודלים מאובטחים של תרופות הרגע, תכונות אבטחה, כגון: 1.PXMAFDMAFDFEN) וטכנולוגיות אבטחה מאובטחים, תכונות אבטחה מאובטחים, תכונות אבטחה, תכונות אבטחה, תכונות אבטחה, תכונות אבטחה, תכונות אבטחה, יכולות לרכוש מודלים מאובטחות, כגון: מוצרים עצביות, כגון: 1.

הרחבת יישומי מחקר

הזמינות של צגים קלים לשימוש לבישים נפתחה קטגוריות חדשות לחלוטין של מחקר קוגניטיבי.במקום מפגשים קצרים, מלאכותיים, החוקרים יכולים כעת ללמוד תהליכים קוגניטיביים לאורך שעות, ימים, או אפילו שבועות בסביבה הטבעית של המשתתף.

טעינה קוגניטיבית ואופטימיזציה של ביצועים

(העומס הקוגניטיבי מתייחס לכמות המאמץ הנפשי שנעשה בו שימוש בזיכרון העבודה. EEG ו- fNIRS הם משמשים למעקב אחר עומס קוגניטיבי בהגדרות בעולם האמיתי כגון בקרת תנועה אווירית, ניתוח, פיילוט ולמידה בכיתה.לדוגמה, חוקרים במעבדת לינקולן MIT הציבו לוח זמנים של ממשק על טייסים אמיתיים ללא סימולציה של שיטות כלי רכב ומצאו כי ביצועים טרום-טרנטליים של חיזוי שגיאות מתמטיות, כאשר הם מתחילים לפענוח מתמטית: 1.

ממשקי המוח והמוח-מחשבים

נוירופידבק משתמש בתצוגות פעילות המוח בזמן אמת כדי לעזור לאנשים ללמוד רגולציה עצמית של קצבים עצביים ספציפיים.מכשירים לבישת הפכו את הנקה הנגישה מחוץ להגדרות הקליניות.צרכננים יכולים להשתמש באפליקציות Muse או NeuroSky כדי להכשיר את גלי אלפא שלהם להרגעה, בעוד החוקרים משתמשים יותר בישולים מתקדמים כדי לעזור לחולים משבץ פעילות מוחית יעילה לשיקום.

הפרעות שינה ונוירולוגיות

מחקרים ישנים מסורתיים דורשים פוליסומוגרפיה (PSG) במרפאה ייעודית, עם עשרות אלקטרודות דבקות הקרקפת ופנים. EEG פסים ראשיים כמו Dreem (כיום חלק מבייר) ואת Muse S יכול לעקוב במדויק שלבים שינה - שינה עמוקה, REM, שינה קלה - על ידי הקלטה הקדמית EEG ניטור וקצב לב.

אתגרים וכיוונים עתידיים

למרות התקדמות יוצאת דופן, צגים לא פולשניים של המוח לא ללא מגבלות.איכות אותות נשאר משתנה מאוד על פני משתמשים בשל הבדלים בסוג שיער, התנהגות הקרקפת ועובי גולגולת, במיוחד מקידוד ראש או הליכה, עדיין יכול לסווג נתונים. סוללת חיים - בדרך כלל 6-12 שעות - ניטור רציף התקנים מעבר לכל אחד מהם הוא כמעט לא קיים: כל יצרן משתמש אלקטרודות שונות, מסננים ומדמים, מקצבים, מניתוחים קשים.

איכות אותות וסטנדרטיזציה

כדי לטפל באיכות האות, החוקרים מפתחים אלגוריתמים אדפטיים שמנגינים אנשי קשר אלקטרודה ומתאימים רווח בזמן אמת.ההההרדינט מתקדם, כגון מעגלים אלקטרודה פעילים המבקים את האות במקור, להפחית את הרגישות לתנועות כבלים ולהתערבות חשמלית.על חזית התקינה, יוזמות כמו תקן IEEE P3001 עבור EEG בעל פה, ו- COST Action CA18106 עבור fNIRS הם מביאים יחדיו והגדרתו של שיטות מחקר דומות: 1.

שיקולים אתיים ופרטיות

צגים במוח לבישים אוספים נתונים רגישים מאוד - אותות חשמליים ו hemodynamic שיכולים לחשוף מצבים קוגניטיביים ורגשיים.כפי שהמכשירים האלה הופכים נפוצים יותר בבריאות הצרכנים, בחינוך ובתוכניות בריאות במקום העבודה, חששות אתיים עולים על בעלות נתונים, הסכמה ושימוש לרעה פוטנציאלי.כיצד נוכל להבטיח שהנתונים הקוגניטיביים של העובד לא ישמשו באופן פעיל כדי להענש אותם?מה קיימים נגד תנאי בריאות הנפש מחוקרים עצביים ותומכים ב-"חירות קוגניטיבית" 1"מבטיחים" 1" 1"מבטיחים" (Frights) ל-"מדיניות אבטחה קוגניטיבית) היא לא פשוטה: "חירות קוגניטיבית"מבטיחהחוקרת אבטחה" 1FNCR) היא לא משמשת ל-" 1 למערכות אבטחה קוגניטיבית עבור מספר מערכות מידע קוגניטיבית" 1Fneuralrights > למערכות אבטחה קוגניטיבית עבור מספר מערכות מידע על מנת להגן על זכויות אדם" (Fneuralrights > למערכות אבטחה) עבור מספר מערכות מידע על מנת להגן על בסיס מידע קוגניטיבית עבור מספר למערכות אבטחה קוגניטיבית של עובדים על זכויות אדם ממערכות אבטחה קוגניטיבית עבור מספר למערכות אבטחה קוגניטיבית עבור מספר למערכות אבטחה ו-" (Fneuralrights > למערכות אבטחה קוגניטיבית) ו-"

שילוב עם חיישנים רב-ממדיים

(הכיוון העתידי המבטיח ביותר הוא ההיתוך של צגים במוח עם ביוסנסורים אחרים בעלי לבישים.Integrating EEG או fNIRS עם אלקטרוקרדיוגרפיה (ECG), התנהגות עור (EDA), מעקב עין, ויחידות מדידה לא רצויות (IMUs) יכולות לספק תמונה הוליסטית של אינטראקציה במוח במהלך התנהגות טבעית.

מסקנה

ניטור מוח לא פולשנית של לבישת המוח התפתחו מתחנות מעבדה לתוך כלי מחקר חזקים המעצבים מחדש מדע קוגניטיבי. על ידי מינוף חיישנים מיני-מעור, העברת נתונים אלחוטית, מחשוב קצה ולמידה מכונה, מכשירים אלה מאפשרים כעת לחוקרים ללכוד פעילות עצבית שבה זה חשוב ביותר - בעולם האמיתי, במהלך חוויות יומיומיות נשארות באיכות, סטנדרטיזציה, ואתיקה, אבל את ההזרקה היא ברורה יותר, כמו גם מוחות, כי הם ממשיכים להיות חכם יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 המוח, 000, 000, 000, הם ממשיכים להיות משולב, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 של ביצועים עצביים, 000, 000, 000, 000, 000 של ביצועים מבריקים, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 של המוח, 000, 000, 000 של המוח, 000, 000, 000, 000, 000, 000 של המוח, 000, 000, 000, 000, 000, 000 של המוח, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, הוא כבר הולך עמוק יותר, 000, 000, 000, 000